人參皂苷生物轉(zhuǎn)化的研究進展

王士杰 譚會娜 韓鳳波

（吉林農(nóng)業(yè)科技學院中藥學院 吉林吉林 132101）

人參皂苷生物轉(zhuǎn)化的研究進展

王士杰 譚會娜 韓鳳波

（吉林農(nóng)業(yè)科技學院中藥學院 吉林吉林 132101）

人參皂苷具有較強的生理功效，由于尚未實現(xiàn)全化學合成，某些生理活性極強但含量極低的單體皂苷只能經(jīng)過結構改造來獲得，國內(nèi)外研究人員積極探索人參皂苷的生物轉(zhuǎn)化，從而滿足科研和醫(yī)療需要。

人參皂苷 微生物 酶

人參皂苷是人參的主要藥效成分,普遍具有免疫調(diào)節(jié)、增強抵抗力、調(diào)節(jié)血壓、消炎等功效,中醫(yī)認為人參是中藥上品,能夠大補元氣。人參皂苷目前不能進行全化學合成,單體皂苷只能從人參提取總皂苷后,經(jīng)結構改造和化學修飾,轉(zhuǎn)化為需要的單體。

1 人參及人參皂苷相關研究

人參（Panax Ginseng C.A.Meyer）是應用廣泛的傳統(tǒng)中草藥,在我國有兩千多年應用歷史,也是最具有傳奇色彩的中草藥［1］。隨著分子生物學、現(xiàn)代醫(yī)學等學科的長足發(fā)展,對人參化學成分的研究和藥理作用的探索達到了新水平。自古有“人參冠百草”之說,《神農(nóng)本草經(jīng)》將人參列為上品藥材,自漢唐以來我國臨床應用廣泛［2］,人參生理活性廣泛,藥效明確,目前不完全統(tǒng)計表明人參的復方已近700個［3］。其主要活性成分是三萜類皂苷,依據(jù)苷元結構可分為原人參二醇Rb組、原人參三醇Rg組和Ro組。自上世紀六十年代以來,人參有效成分分離提取和鑒定都有突破性的進展,研究深入到人參栽培、成分、藥理、藥效及代謝各個方面,并有很大的提升［4］。目前分離到的單體皂苷已經(jīng)有40余種,另外對人參多糖、水溶性蛋白、揮發(fā)油成分研究也日益深入。

人參皂苷能夠興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng),并且能促進神經(jīng)遞質(zhì)的生物合成,對腦部的物質(zhì)和能量代謝、蛋白質(zhì)的合成具有明顯的促進作用。人參皂苷Rbl、Rg對神經(jīng)組織具有保護作用,人參皂苷Rb和Rd對小鼠學習記憶功能有增強作用,可以增強機體免疫功能。人參皂苷Rg3、Rh2臨床表明能夠抑制多種癌細胞的增殖,這兩種皂苷單體已經(jīng)注冊為抗癌藥物。

2 人參皂苷生物轉(zhuǎn)化的研究進展

某些特殊類型的人參皂苷具有臨床應用價值,研究其轉(zhuǎn)化即具有積極意義。采用化學轉(zhuǎn)化一般條件比較劇烈,并可能產(chǎn)生其它副產(chǎn)物,危害人體健康,我們應積極尋求有效的生物轉(zhuǎn)化法。

2.1 酶解法

研究表明離人參某些部位總皂苷可以采用大孔樹脂法進行分離,經(jīng)檢測其三醇組總皂苷主要含人參皂苷Rg1、Re,經(jīng)蝸牛酶水解后,得到次級人參皂苷20（S）-Rh1。乙醇回流法分離提取人參總皂苷,通過乙醇回流法中對人參粉碎度、乙醇濃度、提取時間、液料比的考察,得出對人參總皂苷得率的影響,確定最佳提取工藝條件［5］。采用高效液相色譜法為測定方法,以人參皂苷Rg1提取率為指標,建立正交試驗,優(yōu)選實驗工藝條件,纖維素酶用量、酶解時間、酶解溫度對人參皂苷Rg1提取率有顯著性影響。

2.2 微生物進行生物轉(zhuǎn)化

微生物轉(zhuǎn)化是指利用生物菌體產(chǎn)生的酶類將一種化合物變成結構相關的其它類型的產(chǎn)物,進行其它常規(guī)化學方法不易完成的生化反應。對人參皂苷進行生物轉(zhuǎn)化的研究目前已經(jīng)較多,并且某些已經(jīng)取得實際進展,應用到實際生產(chǎn)。

土壤微生物轉(zhuǎn)化法制備人參皂苷CK的研究中,研究人員將絲狀真菌甘蔗鐮孢轉(zhuǎn)化三七葉皂苷生成三種主要產(chǎn)物,建立工藝流程篩選最佳的工藝條件。人參皂苷CK具有較強的抗腫瘤活性,與人參皂苷Rg3相近,另有研究利用根癌農(nóng)桿菌C58菌株對西洋參進行生物轉(zhuǎn)化,人參皂苷Re的產(chǎn)量最高。

五加科植物內(nèi)生菌應用在人參皂苷的生物轉(zhuǎn)化方面,趙方允［6］等已經(jīng)開展研究,將三七中分離獲得27株真菌和2株細菌菌種發(fā)酵后篩選,最終得到兩株能夠有效轉(zhuǎn)化人參皂苷的菌株。后期研究表明轉(zhuǎn)化菌能提高發(fā)酵液中人參總皂苷的含量,并且表明人參皂苷Rb1的TLC點消失,而且人參皂苷Rg3處顯現(xiàn)增加,初步推測Rb1轉(zhuǎn)化為稀有人參皂苷Rg3,具體結構仍需要進一步測定。

人參皂苷在腸道菌作用下發(fā)生生物轉(zhuǎn)化。陳新梅［7］等研究Rg1經(jīng)大鼠腸道菌群代謝轉(zhuǎn)化后,人參皂苷轉(zhuǎn)化為Rh1和F1。在食品級微生物作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化,某些人體益生菌也有較強的轉(zhuǎn)化作用。

2.3 微生物轉(zhuǎn)化機理研究

通過微生物作用使有些人體不能直接利用的或大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易吸收的或是小分子的成分,提高了機體利用率。同時微生物在發(fā)酵過程中分泌的胞外酶使部分人參皂苷的糖基發(fā)生斷裂或轉(zhuǎn)移,人參皂苷經(jīng)生物轉(zhuǎn)化,C3位、C20位糖基被修飾或轉(zhuǎn)移,稀有皂苷含量增加。

3 人參皂苷生物轉(zhuǎn)化的前景

食品級微生物已報道的用于人參皂苷轉(zhuǎn)化,而采用益生菌發(fā)酵,建立人參皂苷復合發(fā)酵反應體系,產(chǎn)生一系列復雜的生理活動和生化效應,為稀有人參單體皂苷通過生物轉(zhuǎn)化進行生產(chǎn)提供了理論依據(jù)和研究基礎。對于人參皂苷或其它高活性代謝物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化研究,尤其是專一性強的高產(chǎn)菌種篩選和尋找,最佳工藝條件的探索,對于稀有人參皂苷的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及臨床應用具有積極意義。

［1］郭從亮，崔秀明.楊曉艷.人參皂苷生物轉(zhuǎn)化研究進展［J］.中國中醫(yī)藥雜志，2014，39（20）：3899-3904

［2］江蘇新醫(yī)學院編.中藥大辭典［M］.上?？茖W技術出版社，1977，29

［4］宋亞會，姜曉君. 人參皂苷提取工藝研究［J］. 黑龍江科技信息，2009，31：240.

［5］王樂樂，董志，劉媛，程玉潔，唐紅. 人參皂苷Rg1的提取純化及其含量測定［J］. 中國藥房，2013，07：605-607.

［6］趙方允，虞泓，陳自宏，等.三七中分離微生物對其轉(zhuǎn)化的初步研究［J］.醫(yī)學研究雜志，2011，40 （8）：47.

［7］陳新梅.大鼠腸道酶和菌群對人參皂首Rg1的代謝轉(zhuǎn)化研究［J］.中國實驗力一劑學雜志，2011，17（11）：210.

R284.3

A

1674-2060（2016）03-0226-01

王士杰（1978—），男，博士，從事藥用植物栽培與加工方向研究。

吉林農(nóng)業(yè)科技學院青年基金項目（編號2013208），吉林農(nóng)業(yè)科技學院博士啟動基金項目資助（吉農(nóng)院合字2012第308號）。